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综合实验指导书
[2010/12/27 15:58:49][阅读4133次]

长春工业大学
材料成形与控制综合实验指导书
    业:材料成形与控制
  专业方向:焊接 
  
一、实验项目名称、学时
本实验为独立设课的实验,共计54学时,实验项目和名称如下:
1.钢铁与有色金属焊接      10H  
2.焊接金相分析         8H  
3.扫描电镜及能谱分析        6H  
4.硬度试验               4H  
5.X射线衍射物相分析       6H  
6.照相与洗相          6H  
7.焊接件的退火处理.          6H  
8.面试                                       8H
二、实验目的
   开设材料成形与控制(焊接方向)综合实验的目的是使学生通过系统、综合性的实验,进一步加深对所学专业知识的理解,掌握本专业工作和科研的各种设备的使用和研究方法,锻炼分析问题解决问题的能力,培养初步的科学研究能力,为今后的毕业论文工作打好必要的理论和实践基础。
三、实验要求
为做好实验,学生应自觉遵守下列要求:
1、学生在实验前应认真阅读实验指导书,掌握实验内容,查找相关的专业资料,同组同学共同讨论实验内容,设计实验路线,经指导教师审阅后方可实施;
2、实验应严肃认真,对实验现象和实验数据认真记录,对每一阶段的实验内容和实验数据要及时记录和认真的总结;
3、实验室禁止吸烟、禁止大声喧哗、打闹,实验时应保证室内肃静与整洁;
4、使用实验室的仪器设备时应遵守操作规程,不得私自拆卸和动用与本实验无关的设备及物品;
5、实验过程中设备、仪器发生故障或损坏时要立即报告指导老师;不得自行处理;
6、实验室的物品不得带出教室,实验完毕应将场地、设备仪器收拾整齐,物归原处,并打扫实验室内卫生,经指导教师允许方可离去。
7、实验报告必须按照要求的格式认真完成,同组的实验数据和资料应各自分析并结合专业知识自行分析,得出结论,不可抄袭。
四、实验内容、步骤、方法以及实验用材料
1、实验内容及步骤:根据各组的实验项目确定试验方案     准备材料
制定焊接工艺   焊接试样     金相试样制备     金相分析    扫描电镜及能谱分析    X射线衍射相分析    硬度试验(HRC、HV、HB)   照相与洗相     焊接件的退火处理(可以根据组织、性能变化情况再作金相分析,实验顺序可依具体情况而定)。
2、实验用材料:低碳钢、45号钢、灰铸铁、6005铝合金、18-8不锈钢、J422焊条、0Cr21Ni10焊丝、5356焊丝、Z308/Z408焊条、CO2、Ar气。
3、实验方法:
a)  每五人一组,先选定实验题目,讨论制定工艺路线、确定实验路径
b)  将实验方案交指导老师检查修改后开始实验。
c)  每个实验步骤,同组的人都必须亲自动手实验,若实验数据不同讨论后进行取舍。
由于每组题目不同,各组可以交换试样,讨论实验现象和实验结果
五、实验预习要求
1、  学生在实验前要认真预习学习过的专业知识,查找相关的专业文献资料,列出实验用材料和设备并提交给指导教师,每个实验步骤开始前都要制定合理的方案。
主要参考书:
(1)《焊接冶金》(张文钺,机械工业出版社)
(2)《金属焊接性》(周振丰,机械工业出版社)
(3)《金属学及热处理》(崔宗圻,机械工业出版社)
2、实验之前必须了解实验设备的性能和使用方法,实验设备的操作注意事项,且认真听从实验教师的指导。
六、实验报告要求
1、 实验报告一律采用学校统一印制的实验报告本。
2、 实验结果:包括数据、图表、显微组织照片等实验过程中所观察到的现象。实验结果讨论分析:综合所学过的专业知识,研究分析实验结果和实验过程中所观察到的现象,并写出分析报告。(综合实验报告要求3000-5000字)
七、各实验内容、步骤、使用设备的注意事项
实验一:焊接实验(含六组实验)
实验学时:10学时
实验目的:对不同的钢种根据其化学成份和焊接性,会制定焊接工艺,进行焊接实验,并在今后逐步的实验中检验工艺的正确与否。
要求:每组实验在焊接之前,应先分析一下被焊件的焊接性(提示:可用:“碳当量”法)。然后编制一份焊接工艺。按焊接工艺进行试样的焊接与焊后的处理。
实验设备:交、直流手弧焊机、CO2/MAG焊机、TIG焊机
实验项目和内容:
1.45钢的手工焊与TIG焊
被焊母材板厚h1=6㎜    h2=10㎜
焊丝(条):J506,H08A
坡口角度:自定
2.低碳钢的手工焊与TIG焊,CO2气体保护焊
  被焊母材h1=5㎜    h2=10㎜
焊条(丝):J506,H08A
坡口角度:自定
3.18-8钢的手工焊与TIG焊
  被焊母材:h1=6mm h2=3mm
焊条(丝):A102 H0Cr21Ni10 H08Mn2Si
坡口角度:自定
4.堆焊
基体材料:低碳钢
堆焊材料D322、D276
5.灰铸铁焊接
被焊母材:灰铸铁
焊接材料:Z408 Z308 J422
坡口角度:自定
6.磨擦焊:
材料: 45号钢+高速钢(W6Gr5Mo4V2)
工艺参数?
7.铝的TIG焊
根据被焊材料的板厚自行选择合适的工艺参数,材料为Al-Mg合金,焊丝为5356
注意事项:
本项实验小结要求:
1.分析被焊材料的焊接性(1、2、3、4、5、6、7组)或堆焊合金的性能与应用,编写堆焊工艺。
2.编写工艺(含工艺参数,工艺措施)
实验二.焊接金相分析
实验学时:8学时                                  图1
实验目的:学会焊接金相的取样、制备方法和对焊接接头的金相组织分析。
实验设备:金相显微镜(4XB)、金相抛光机、无齿锯、砂轮机、气割。
实验步骤:
A.试样截取:
  从此截面可完整地观察到整个焊缝及HAZ的组织。 堆焊试样(如D516焊条堆焊于低碳钢)的截取同图1。摩擦焊试样(如W6Mow5Gr4V2+45号钢)则截取接头纵向剖面。试样截取部分必须完整包括焊缝及HAZ部分,所取部位不能过热从而影响到焊缝的原始组织。
B.试样制备:                                   
    截取试样后,先用砂轮机磨平,然后用0#,1#,3#,5#砂纸依次磨光,经抛光后,进行侵蚀。然后做金相观查。不同材料的侵蚀剂配方可查阅有关资料(实验室已列表标出)
C.试样金相观察:
    先用100X观察,而后450X观察;主意观察焊缝的组织特征及HAZ的组织变化;观察时必须注意:(1)是何组织,又是由何种相组成;(2)形成机理;织形貌特征及性能。
 D.写出本项实验小结。
 报告分以下部分:
(1)材料及焊接方法、焊接参数;
(2)试样截取及制作
(3)组组织特征:主要描述组织类型、特征及变化规律等;
(4)结果分析:对所观察的组织用金属学及热处理、焊接冶金学等方面的知识进行分析;说明所观察的组织是如何形成的,为何有此型貌特征、以及是何性能等。
实验三、扫描电镜及能谱分析:
实验学时:8学时
实验目的:熟练地运用扫描电镜分析焊接接头的高倍组织,特别是焊缝组织,了解能量谱仪的工作原理,学会定性分析(定点分析、线分析、面分析)
实验设备:JSL5600扫描电镜、EDAX能量谱仪。
实验步骤:
A.试样的截取与制备和实验二相同;
B.复型的制备:(参考现代材料测试方法)
C.电镜观察:
    将式样置于电镜内观察,放大倍数以能清楚分辩其它组织既可,注意观察在金相金相显微镜下因放大倍率不够而难以观察的组织。
D.写出本项实验小结。
    小结分以下部分:(1)焊接材料及焊接方法、规范参数;(2)试样制备(3)组织特征(画简图说明)
实验四:X射线衍射相分析
实验学时:6学时
实验目的:能熟练地掌握和运用X射线衍射分析技术,并学会查PDF卡片,能正确分析样品中的所有相组成。
实验设备:X射线衍射仪
注意事项:本实验为物相定性分析,对各焊缝进行相分析,在异种金属的焊缝观察有否金属化合物相出现。注意有没有择优取向,是何原因造成?
实验步骤:
A.试样制备(按照衍射仪样品要求)
B.选定靶与实验参数;
C.根据衍射谱线查对有关卡尺或索引,进行物相鉴定;
D.写出实验报告。
实验五:照相与洗相:
实验学时:4学时
实验目的:能够熟练地掌握金属材料显微组织照相和印象技术,并能冲印金相和扫描电镜照片。
实验设备:印象机、放大机、照片上光机
实验步骤:
A.制备金相试样(与实验二同)
B.显微照相;
C.配制显影液和定影液、冲洗底片;
D.印相;  
实验六:焊接接头的退火(或回火)处理
实验学时:4学时
实验目的:熟练掌握和运用钢的热处理工艺来改善焊接接头的质量,研究经过退火或回火后焊接接头组织的及性能的变化。
实验设备:箱式电阻炉、金相显微镜、硬度计、磨损试验机
实验步骤:
A.将焊件置于炉内,升温至一定温度(根据所学金属学及热处理知识自定)保温后缓冷;
B.察焊缝及HAZ,与退火前组织和性能进行比较;
C.写实验小结
实验七:硬度测试:
实验学时:6学时
实验目的:熟练掌握洛氏、布氏和显微硬度的使用方法,并能利用它们通过测量HAZ硬度值的方法来评价钢材的焊接性。
实验设备:洛氏、布氏、显微硬度计
实验步骤:
A.测量洛氏硬度:硬度高于HRC20时使用HRC硬度;低于HRC20时使用HRB;
B.量显微硬度:从焊缝中心到HAZ每隔0.5mm测试一点,画硬度-距离曲线
C.写出本项小结报告.
注意:以上各实验除实验一、二须首先作出以外,其余实验可视各实验室和实验教师情况灵活安排,不必安排次序,实验的步骤和实验内容仅作参考,学生可自己增加实验内容和设计实验步骤。
教学形式:各实验前,学生先复习有关专业知识,制定好试验方案和实验内容,老师检查、讲解、提问,而后在进行实验。焊接试验时应有指导教师在场指导。
 
 

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